[发明专利]一种光学各向异性生物传感芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光学各向异性生物传感芯片，其包括玻璃基片(1)、金膜(2)、二维黑磷烯(3)、二维WS₂原子膜(4)和埃洛石纳米管层(5)，其中：一层金膜(2)镀于玻璃基片顶面；金膜(2)的上表面，覆盖有二维黑磷烯(3)；二维黑磷烯的上表面，覆盖有一层二维WS₂原子膜(4)；该层二维WS₂原子膜的上表面，覆盖有一层埃洛石纳米管层(5)；该层埃洛石纳米管层的上表面，用于放置目标检测物。此外，本发明还公开了光学各向异性生物传感芯片的制备方法。本发明提供的生物传感芯片，对激发光源的要求不局限于传统生物传感芯片所要求的p偏振光，对s偏振光和p偏振光均具有非常高的探测灵敏度，而且制备方法简单，环保无毒无污染。

技术领域

本发明涉及光学实验以及生物医学检测技术领域，特别是涉及一种光学各向异性生物传感芯片及其制备方法。

背景技术

表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR)，是发生在平面金属薄膜界面的一种物理光学现象，20世纪90年代后，发展成为一种研究生物分子相互作用的新技术。

表面等离子体共振(SPR)的技术原理为：用一束线偏振光以一定角度入射到镀有金属膜的玻璃基片上，使光束发生全反射，当金属薄膜表面介质的折射率或厚度发生变化时，反射光谱中反射强度最低值的位置(即SPR角)会发生变化，据此可以检测生物分子间的反应并获得目标分析物的浓度、折射率变化等信息。

目前，SPR生物传感芯片是SPR生物分子互作仪最为核心的组件，直接决定着SPR生物分子检测系统的灵敏度和应用范围。近年来，随着材料科学的快速发展以及人们对医疗诊断检测技术要求的不断提高，石墨烯、二维过渡金属硫化物等许多新型二维材料被用于改善和提高生物传感系统的检测性能。然而，由于金属膜以及石墨烯、二维过渡金属硫化物等二维材料均具有相对较高的吸收系数，现有技术中的SPR生物传感芯片通常只有在入射光为p偏振态且严格满足波矢匹配条件下，才能激发产生SPR角，极大地限制了生物传感芯片的应用范围。

此外，由于受到氧化作用以及水汽的影响，亦或由于二维材料自身较低的生物相容性，现有技术中SPR生物传感芯片的传感性能仍不尽人意，探测灵敏度较低，因此，进一步拓宽SPR生物传感芯片的应用范围、提高生物传感芯片的探测灵敏度依旧十分迫切。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种光学各向异性生物传感芯片及其制备方法。

为此，本发明提供了一种光学各向异性生物传感芯片，其包括玻璃基片、金膜、二维黑磷烯、二维WS₂原子膜和埃洛石纳米管层，其中：

一层金膜镀于玻璃基片顶面；

金膜的上表面，覆盖有二维黑磷烯；

二维黑磷烯的上表面，覆盖有一层二维WS₂原子膜；

该层二维WS₂原子膜的上表面，覆盖有一层埃洛石纳米管层；

该层埃洛石纳米管层的上表面，用于放置目标检测物。

其中，金膜的厚度为30～60nm；

二维黑磷烯由三层黑磷烯组成；

二维WS₂原子膜由单层WS₂组成。

其中，所述金膜、二维黑磷烯、二维WS₂原子膜与埃洛石纳米管层之间通过范德瓦耳斯力连接。

此外，本发明还提供了一种光学各向异性生物传感芯片的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，在镀于玻璃基片顶面上的金膜的上表面，自组装上二维黑磷烯3；